肺癌四阶段：AAH-AIS-MIA-IA的单细胞图谱

文献信息

文章题目：Deciphering cell lineage specifification of human lung adenocarcinoma with single-cell RNA sequencing
日期：2021年11月11日
杂志：NATURE COMMUNICATIONS
DOI(url): https://doi.org/10.1038/s41467-021-26770-2

文献概述

• 本文研究对四个组织学阶段（非典型腺瘤性增生 (AAH)、原位腺癌 (AIS)、微浸润性腺癌 (MIA)、显性浸润性肺腺癌 (IA)）的25名患者的52份样本以及18份匹配的正常肺样本进行了单细胞RNA测序，总共获得 268,471 cells个细胞。
• 研究发现了一组与非典型腺瘤增生 (AAH)中出现的肺泡2型细胞(AT2)非常相似的细胞，随着LUAD的进展，其转录谱开始偏离AT2细胞，具有干细胞样细胞的特征。同时，发现了与能量代谢和核糖体合成相关的基因，这些基因在LUAD的早期阶段上调，并可能促进其进展。
• 以及两个重要的基因：MDK和TIMP1可能是了解LUAD发病机制的潜在生物标志物。

数据情况

• 单细胞10X V2：使用V2试剂盒对来自患者P1-P22的140,556个细胞的转录组进行了单细胞分辨率鉴定，

• 单细胞10X V3：在使用V3试剂盒处理的患者P23-P25多个结节的127,923个单细胞的单独数据集上验证

• WES/WGS：对26个具有可用DNA的肿瘤样本进行了全外显子组测序(WES)或全基因组测序(WGS)，并确定了9个典型驱动基因的突变，包括BRAF、EGFR、ERBB2、HRAS、KRAS、MAP2K1、MET、NF1和ROS13，而只有6例肿瘤样本检测到EGFR驱动突变和KRAS突变

结果

一：四种LUAD亚型的细胞异质性特征

来自P1-P22 病人的140,556 cells  的单细胞转录组分群聚类：基于marker分成16 major cell types ，包括：

• epithelial types (ciliated, club, basal, AT1, AT2, and AT2-like cells)
• stromal types (endothelial cells, fibroblasts, lymphocytes and myeloid cells)

作者使用的marker：嗯 有意思的是 作者的上皮细胞鉴定没有使用那个经典的EPCAM。

作者还展示了一下细胞增殖相关的marker表达，没有很强的表达，因此没有进行细胞周期效应矫正

作者还使用了同样的参数和分析软件分析了两套 以前公开发表的LUAD相关的数据，发现：我们的数据集捕获了其他罕见的细胞群，如纤毛细胞ciliated cells  (TPPP3+)、淋巴细胞(lymphocytes  ) 和 早期at2样细胞(early-stage AT2-like cells )，这些都是之前研究中所没有的。

此外：在P23-P25  的 127,923 single cells  验证了上述的细胞类型。

二：四种亚型的上皮细胞分析

总共有15,984  个上皮细胞，分成了10类：

• AT1 cells (PDPN and AGER),
• AT2 cells (HHIP, SFTPC and SFTPA),
• club cells (SCGB1A1 and CP),
• basal cells (Krt5 and TP63),
• ciliated cells (FOXJ1 and CCDC78) and
• AT2-like cells (MDK and SFTPB)

后面还做了inferCNV，这个图，额，怎么说呢，都是槽点啊啊啊啊啊啊啊

• 为什么放的图不是一个模式的呢？
• 为什么没有分patient呢？
• 为什么通篇没有提到异质性的问题呢？
• 为什么通篇没有看见去批次呢？
• 为什么没有EPCAM marker呢？

随后做了上皮细胞的SCENIC分析，发现：

• 在正常AT2细胞群中，肺宿命tf Nkx2-1和AT2细胞身份tf Etv5均富集
• at2样细胞中tnf - HSF1、CEBPG和FOXQ1均显著上调。

用免疫荧光验证了这两群在肺组织中的空间位置。验证marker：

荧光结果：

然后就通过这，说了一个结论：

Our results, together with the literature, suggest that AT2 cells may be the origin of LUAD and we therefore designate them as AT2-like cancer cells.

三：对AT2 cells  进行轨迹分析

在这个过程中找到了关键基因，使得细胞从normal到cancer过程命运的一个转换的the key moleculars ：midkine (MDK), SOX4 and LYZ 。

以及随着拟时序变化的基因：JUN, TIMP1 and MDK

确定了：MDK and TIMP1  这两个基因可以作为LUAD  pathogenesis  的marker了。

其他

还有一些其他的常规分析这里就不细说了。

总之，56个样本的20万的细胞，有四个阶段的stage，就这个分析点：我可能要吐槽一年，我好像知道了他为什么没有用EPCAM了。